差模小信号放大器设计

差分放大器实验报告差分放大器实验报告引言差分放大器是一种常见的电路，广泛应用于模拟电路和信号处理领域。

本实验旨在通过搭建差分放大器电路并进行测试，探究其工作原理和性能特点。

一、实验原理差分放大器是由两个共尺度的放大器组成，分别对输入信号进行放大后再作差。

其主要特点是具有较好的抑制共模干扰能力和较高的增益。

差分放大器的工作原理如下：1. 差模放大差分放大器的输入信号分为差模信号和共模信号。

差模信号是两个输入信号之间的差值，而共模信号是两个输入信号之和的一半。

差分放大器会将差模信号放大，而对共模信号进行抑制。

2. 共模抑制比共模抑制比是衡量差分放大器抑制共模信号能力的指标。

通常用分贝（dB）来表示，计算公式为：CMRR = 20log10(差模增益/共模增益)。

共模抑制比越大，说明差分放大器对共模信号的抑制能力越强。

二、实验器材和步骤实验器材：1. 功放芯片2. 电阻、电容等被动元件3. 示波器4. 函数信号发生器5. 直流电源实验步骤：1. 搭建差分放大器电路，包括两个放大器、输入电阻、反馈电阻等元件。

2. 连接示波器和函数信号发生器，用于输入和观测信号。

3. 打开直流电源，调节电压至适当数值。

4. 调节函数信号发生器，输入差模信号和共模信号。

5. 观察示波器上的输出波形，并记录数据。

6. 根据记录的数据，计算差分放大器的增益和共模抑制比。

三、实验结果与分析通过实验，我们得到了差分放大器的输出波形和相关数据。

根据这些数据，我们可以计算出差分放大器的增益和共模抑制比。

1. 增益差分放大器的增益可以通过测量输出信号的峰值电压和输入信号的峰值电压来计算。

增益的计算公式为：差分增益 = 输出峰值电压 / 输入峰值电压。

根据实验数据，我们可以得到差分放大器的增益值。

2. 共模抑制比共模抑制比的计算需要用到差分增益和共模增益的值。

根据实验数据，我们可以计算出共模抑制比的数值，并进行比较分析。

通过对实验结果的分析，我们可以得出差分放大器具有较高的增益和较好的共模抑制能力。

课程名称：电路与电子实验Ⅱ指导老师： yyy 成绩：__________________ 实验名称：集成功放及其应用实验类型：模电同组学生姓名：一、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验结果或结论一、实验目的1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构、设计和测试方法；3．学习仪表放大器在电子设计中的应用。

二、实验内容1 ．用通用运算放大器设计一个仪表放大器2 ．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器3 ．仪表放大器应用：实现电子秤量电路功能三、实验原理●基本放大器性能比对●输入电阻Ri：放大电路输入电压与输入电流之比。

（输入电阻越大，信号电压损失越小，输入电压越接近信号源电压）K：差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值。

（一般要求：●共模抑制比CMR放大差模信号，抑制共模信号，即共模抑制比越大越好）●电子秤电路●用单个通用运算放大器设计一个差分放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用表一起构成电子秤。

表1本实验选择该电路图做实验差动放大电路放大倍数为200倍，后面增益调节电路放大倍数7.5倍至12.5倍。

测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。

●用单片集成仪表放大器INA128构成放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用表一起构成电子秤。

INA128放大电路放大倍数为1000倍，后面增益调节电路放大倍数1.5倍至2.5倍。

测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。

INA128仪用放大器的电源绝对不能接错！●零点与增益调整电路倍放大后，输出为0.5V，如果想在数字万用表上显示100的数值，可以通过零点与增益调节电路将0.5V直流信号放大两倍，使Vout输出1V的电压信号，万用表选择2V档量程，则在万用表上显示1.000，与被称物体的实际重量相一致，唯一的区别是小数点不对。

差模放大倍数的计算公式的推算
差模放大倍数是指差动放大器输出信号与输入信号之间的比值。

在电路设计中，计算差模放大倍数非常重要。

本文将介绍差模放大倍数的计算公式的推算过程。

首先，我们需要了解差动放大器的工作原理。

差动放大器是由两个共模反相的放大电路组成的，它们的输出信号相互抵消，只剩下差分信号。

这个差分信号就是差动放大器的输出信号。

假设输入信号为Vi1和Vi2，对应的放大电路输出为Vo1和Vo2。

则差分信号为：
Vd = Vo1 - Vo2
共模信号为：
Vc = (Vo1 + Vo2) / 2
差模放大倍数为：
A = Vd / (Vi1 - Vi2)
接下来，我们通过一些数学推导，求出差模放大倍数的计算公式。

首先，我们可以将差分信号表示为：
Vd = (Vo1 - Vc) - (Vo2 - Vc)
然后，我们假设差动放大器的放大倍数相等，即Vo1 = Av1，Vo2 = Av2，Vc = (v1 + v2) / 2。

代入上式，得到：
Vd = A(Vi1 - Vi2)
其中，A = Av1 - Av2。

因此，差模放大倍数的计算公式为：
A = (Vo1 - Vo2) / (Vi1 - Vi2)
这个公式可以简化为：
A = (Av1 - Av2)
也就是说，差模放大倍数等于每个放大电路的放大倍数之差。

总结一下，差模放大倍数是差动放大器输出信号与输入信号之间的比值，可以通过每个放大电路的放大倍数之差来计算。

这个公式在电路设计中非常重要，可以帮助我们更好地理解和优化差动放大器的性能。

差分放大器电路工作原理差分放大器是一种常用的电路，用于放大差分信号。

在实际应用中，差分放大器广泛用于放大微弱信号、抑制共模干扰和实现差分信号的线性放大等场景。

差分放大器的工作原理主要涉及两个关键概念：差模增益和共模抑制比。

差模增益是指差分放大器对差分信号的放大倍数，而共模抑制比则是衡量差分放大器对共模信号的抑制能力。

下面将详细介绍差分放大器的工作原理。

差分放大器电路通常由两个共源极放大器组成，分别称为P极放大器和N极放大器。

这两个放大器的输入端分别与两个输入信号相连，输出端则连接在一起。

在差分放大器中，P极放大器和N极放大器的工作状态是相同的，只是输入信号的极性相反。

当输入信号作用于差分放大器时，P极放大器和N极放大器会将输入信号放大，并输出到共同的输出端。

由于输入信号的极性相反，经过放大的信号在输出端得到叠加，从而放大差分信号。

差分放大器的差模增益可以通过调整P极放大器和N极放大器的工作状态来实现。

例如，可以通过调整两个放大器的偏置电流和放大倍数来改变差模增益。

在实际应用中，可以根据需要选择合适的差模增益，以满足系统的要求。

除了放大差分信号外，差分放大器还能够有效抑制共模信号。

共模信号是指同时作用于两个输入端的信号，它不会在输出端产生有效的放大。

差分放大器通过差分放大的方式，将共模信号抑制在输出端。

共模抑制比是衡量差分放大器抑制共模信号能力的重要指标，一般要求共模抑制比较高，以保证差分信号的纯净性。

差分放大器的工作原理还涉及到一些细节问题，例如输入电阻、输出电阻和偏置电流等。

输入电阻是指差分放大器对输入信号的阻抗，输出电阻则是指差分放大器对输出信号的阻抗。

偏置电流是指差分放大器中放大器的工作状态所需的电流。

差分放大器是一种常用的电路，可用于放大差分信号、抑制共模干扰和实现差分信号的线性放大。

其工作原理是通过两个共源极放大器的差分放大方式来实现的。

差分放大器的差模增益和共模抑制比是衡量其性能的重要指标。

差动放大器的工作原理
差动放大器是一种基本的放大电路，通过将两个输入信号取差值来实现放大功能。

差动放大器通常由两个输入端，一个共模输入端和一个输出端组成。

差动放大器的基本工作原理如下：
1. 输入信号：将两个输入信号分别连接到差动放大器的两个输入端，分别称为正相输入和负相输入。

这两个输入信号可以是不同的信号源，也可以是同一个信号的不同相位。

2. 差模和共模信号：差动放大器将输入的两个信号进行差分运算，产生的差分信号称为差模信号。

同时，差动放大器还将两个输入信号的平均值称为共模信号。

3. 差分放大：差动放大器通过差模信号进行放大，并将放大后的信号发送到输出端。

差动放大器的放大倍数由电路的设计决定，可以通过选择合适的电阻和晶体管来调整。

4. 共模抑制：差动放大器的一个重要特点是它能够抑制共模信号。

共模信号通常是来自于干扰源或者信号源的共同部分，如电源噪声或环境干扰。

差动放大器的电路设计能够选择性地放大差模信号，而对共模信号进行抑制，从而提高信号的质量和可靠性。

5. 输出信号：放大后的差模信号通过输出端口输出，可以连接到其他电路或设备进行进一步处理。

差动放大器的工作原理是基于差分放大和共模抑制的原理。

差动放大器将输入信号进行差分运算，并通过设定的放大倍数放大差模信号，同时抑制共模信号。

这个特性使得差动放大器在许多应用中非常有用，如抑制噪声、增强信号质量和差分传输等。

毕业设计说明书课题名称: 低频功率放大器的设计系别电子信息工程系专业应用电子技术毕业设计起讫时间：2摘要介绍了一种具有小信号放大能力的低频功率放大器的设计和制作，论述了系统的设计原理、理论依据、工作流程、程序设计、测试方法和实验数据等。

系统主要由电压放大电路、输出级电路、带阻滤波器和显示电路等组成，电路结构简捷，技术合理、器件成本低、省电节能、性价比高。

实验结果表明，该功率放大器在功率、通频带、失真度和效率等方面具有较好的指标、较高的实用性和节能性，并很好地实现了对低频信号的功率放大作用，符合技术规范和设计要求。

关键词：低频；功率放大器；频率；失真；效率AbstractThis paper presents a small-signal amplification with the ability to design and production of low-frequency power amplifier, discusses the system design principles, theoretical basis, workflow, programming, testing methods and experimental data. System is mainly from the voltage amplifier circuit, the output stage circuit, band-reject filters and display circuit etc., the circuit structure is simple, sound technology, device, low cost, power-efficient, cost-effective. The experimental results show that the power amplifier in the power, pass-band, distortion and efficiency indicators has a better, higher utility and energy efficiency, and well realized the power of the low-frequency signal amplification,Meet the technical specifications and design requirements.Key words:low-frequency；power；amplifier；frequency；distortion；efficiency目录摘要 (1)Abstract (1)1 前言 (3)1.1功率放大器的发展史 (3)1.2本课题的意义 (4)2 系统设计 (5)2.1总体设计方案 (5)2.1.1设计思路 (5)2.1.2方案论证与比较 (5)2.3理论分析与计算 (7)3 系统电路的设计 (8)3.1 弱信号前置放大级 (8)3.1.1工作原理 (8)3.1.2抑制零点漂移的原理 (9)3.2功率放大级 (10)3.2.1复合管的特点 (10)3.2.2工作原理 (11)3.2.3元件的作用 (11)4 制作与调试 (12)4.1整体电路调试 (12)4.1.1主要测试仪器 (12)4.1.2产品的调试 (12)4.2主要技术指标测试 (12)4.3测试结果分析 (13)4.4注意事项 (13)6 总结 (14)致谢 (16)参考文献 (17)附录A (18)附录B (19)1 前言1.1功率放大器的发展史功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。

cmos差分放大电路设计一、CMOS差分放大电路简介1.CMOS技术简介CMOS（互补金属氧化物半导体）技术是一种集成电路制造工艺，它具有低功耗、高噪声抑制比、宽工作电压范围等优点。

在现代电子系统中，CMOS 技术得到了广泛的应用。

2.差分放大电路原理差分放大电路是一种模拟电路，它具有抑制共模干扰、放大差模信号的特点。

其基本原理是利用两个输入信号的差值进行放大，从而得到输出信号。

在实际应用中，差分放大电路常用于传感器信号处理、放大微弱信号等场景。

二、CMOS差分放大电路设计方法1.设计流程设计CMOS差分放大电路主要包括以下几个步骤：（1）确定输入输出信号范围和电源电压（2）选择合适的CMOS工艺（3）设计电路拓扑结构（4）电路参数设计（5）电路仿真与优化2.电路参数选择电路参数选择是影响CMOS差分放大电路性能的关键因素。

主要包括：（1）晶体管宽长比（2）源极电阻和负载电阻（3）电容耦合方式（4）输入输出电阻三、CMOS差分放大电路应用1.放大信号应用CMOS差分放大电路广泛应用于各种电子系统中，如音频放大器、图像传感器信号处理等。

通过差分放大电路，可以有效地抑制共模干扰，提高信号传输质量。

2.传感器信号处理CMOS差分放大电路在传感器信号处理领域具有广泛应用。

例如，在生物传感器、光纤传感器等领域，差分放大电路可以有效地放大微弱信号，提高传感器信号的检测灵敏度。

四、设计实例与仿真分析1.实例设计以下为一个简单的CMOS差分放大电路设计实例：（1）选择CMOS工艺：采用0.18μm CMOS工艺（2）确定输入输出信号范围：0-1V（3）设计电路拓扑结构：采用单级差分放大电路（4）电路参数设计：- 晶体管宽长比：10:1- 源极电阻和负载电阻：10kΩ- 电容耦合方式：采用直流耦合- 输入输出电阻：100Ω2.仿真结果分析利用电路仿真软件对设计的CMOS差分放大电路进行仿真。

仿真结果表明，在输入信号为0.5V时，输出信号为0.995V，增益约为1.99。

一、实验目的1. 理解差动放大电路的工作原理及特点。

2. 掌握差动放大电路的性能指标测试方法。

3. 分析差动放大电路在抑制共模信号和放大差模信号方面的作用。

4. 通过实验验证理论分析的正确性。

二、实验原理差动放大电路由两个结构相同、参数对称的放大电路组成，分别称为同相输入端和反相输入端。

当输入信号同时作用于两个输入端时，电路能够有效抑制共模信号，放大差模信号。

三、实验器材1. 模拟电路实验箱2. 实验线路板3. 万用电表4. 信号发生器5. 示波器6. 线路连接线四、实验步骤1. 搭建电路：根据实验原理图，在实验线路板上搭建差动放大电路。

2. 静态测试：使用万用电表测量电路的静态工作点，确保电路正常工作。

3. 差模信号测试：向电路输入差模信号，使用示波器观察输出波形，并记录数据。

4. 共模信号测试：向电路输入共模信号，使用示波器观察输出波形，并记录数据。

5. 性能指标测试：根据测试数据，计算差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、共模抑制比等性能指标。

五、实验结果与分析1. 静态测试结果：电路静态工作点稳定，符合设计要求。

2. 差模信号测试结果：输入差模信号时，输出波形清晰，差模电压放大倍数符合理论计算值。

3. 共模信号测试结果：输入共模信号时，输出波形基本消失，说明电路对共模信号抑制效果良好。

4. 性能指标测试结果：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、共模抑制比等性能指标均达到预期目标。

六、实验结论1. 差动放大电路能够有效抑制共模信号，放大差模信号，具有较好的线性度和稳定性。

2. 通过实验验证了理论分析的正确性，加深了对差动放大电路的理解。

3. 实验过程中，掌握了差动放大电路的搭建、测试和性能指标计算方法。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意电路的连接和调整，确保电路正常工作。

2. 测试数据要准确记录，以便后续分析。

3. 注意安全，避免触电等事故发生。

八、实验拓展1. 研究不同类型的差动放大电路，如具有恒流源的差动放大电路、差分放大电路的频率响应等。

最完整的全差分运算放大器设计全差分运算放大器是一种特殊的运算放大器，它采用了差模输入和差模输出的电路结构，能够获得更高的共模抑制比和更好的抗干扰能力。

在本文中，我们将详细介绍全差分运算放大器的设计步骤和关键考虑因素。

首先，我们需要确定设计的目标和规格。

这包括放大器的增益、带宽、输入和输出阻抗等参数。

在设计全差分运算放大器时，通常需要考虑放大器的直流特性和交流特性。

接下来，我们将详细介绍全差分运算放大器的设计步骤。

1.选择工作点：为了实现差模输入和差模输出，我们需要选择适当的工作点。

一个常用的方法是将输入差模信号的平均值调整到放大器的线性工作区域，这可以通过调整偏置电流源和电阻来实现。

2.设计输入级：输入级通常采用差模对称结构，包括差模差分放大电路和公模放大电路。

在设计差模差分放大电路时，需要选择合适的晶体管，并确定电流增益。

公模放大电路的设计要考虑与差模放大电路的匹配。

3.设计输出级：输出级通常采用差模共源结构。

在设计输出级时，需要确定合适的负载电阻和电流源，并考虑稳定性和功率消耗等因素。

4.频率补偿：全差分运算放大器的频率响应通常需要进行补偿。

一种常用的方法是使用频率补偿电容和电阻，以提高放大器的带宽和稳定性。

5.抑制共模信号：全差分运算放大器的一个重要特性是能够抑制共模信号。

为了实现更好的共模抑制比，我们可以采用一些技术，如共模反馈、差模共源结构等。

在设计全差分运算放大器时，需要考虑一些关键因素。

首先是热噪声和干扰的抑制。

由于全差分运算放大器的输入端采用了差模输入，它能够抑制共模干扰和热噪声。

其次是功耗的控制，尽量减小功耗，提高能效。

还要注意防止震荡和保证放大器的稳定性。

综上所述，全差分运算放大器设计需要考虑许多因素，包括放大器的增益、带宽、输入和输出阻抗等参数。

在设计过程中，需要选择合适的工作点、设计合适的输入级和输出级、实施频率补偿，并考虑共模抑制和稳定性等因素。

通过合理的设计和优化，我们可以获得一个高性能的全差分运算放大器。

实验：差动放大器一、实验目的1.加深对差动放大器性能及特点的理解2.学习差动放大器主要性能指标的测试方法二、实验原理图3－1是差动放大器的基本结构。

它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。

当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。

调零电位器R P 用来调节T 1、T 2管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U O ＝0。

R E 为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。

图3－1差动放大器实验电路当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。

它用晶体管恒流源代替发射极电阻R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。

1.静态工作点的估算典型电路EBEEE E R U U I -≈（认为U B1＝U B2≈0）EC2C1I 21I I ==解得：E I =1.13mA恒流源电路E3BEEE CC 212E3C3R U )U (U R R R I I -++≈≈C3C1C121I I ==解得：E3C3I I ≈=1.49mV2.差模电压放大倍数和共模电压放大倍数（取β＝93）。

当差动放大器的射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。

双端输出:R E ＝∞，R P 在中心位置时，Pbe B CiO d β)R (121r R βR △U △U A +++-==解得：r be =200Ω+（1+β）EI mV26=2.362kΩd A =41.27单端输出di C1d1A 21△U △U A ==解得：d1A =20.64di C2d2A 21△U △U A -==解得：d2A =-20.64当输入共模信号时，若为单端输出，则有ECEP be B C i C1C2C12R R)2R R 21β)((1r R βR △U △U A A -≈++++-===解得：A C1=A C2=-0.5若为双端输出，在理想情况下0△U △U A iOC ==实际上由于元件不可能完全对称，因此A C 也不会绝对等于零。

差动放大器实验报告一、实验目的了解差动放大器的基本原理，熟悉差模信号的特性，并掌握差动放大器的基本应用，学会操作实验平台，提高实验技能。

二、实验原理差动放大器是指以两个输入端口分别输入信号，且两个输入信号具有差分特性的放大器。

差分信号的特性是一对相同但反向的信号之间差值很小，例如：两个电压信号U1、U2，其差分信号可以表示为ΔU=U1-U2，ΔU是差分信号，Ucm=(U1+U2)/2是公模信号，Ucm通常是系统中所需要忽略的信号部分。

差动放大器主要用于放大两个输入信号的差分信号，将差分信号经过放大之后通过放大器的输出端口输出，同时忽略公模信号的影响。

三、实验内容本次实验我们需要完成的是基于差动放大器的实验，具体实验的内容主要包括：实验步骤：1.准备实验平台，连接相应的差动放大器模块及指令控制模块；2.调整输入信号的具体参数，将输出信号直接接入示波器；3.测试差动输出信号的波形及幅值，并记录数据；4.调整输入信号进行多次测试，以得到更为有效的实验数据；5.分析实验数据，并撰写实验报告，评估实验结果。

四、实验结果在本实验中，我们得到了多组差分输出信号的数据，进行了数据的处理并绘制了相应的波形图。

通过图形可以得到，差分信号具有非常明显的幅值放大特性，而在公模信号的干扰下，差分信号的放大倍数会降低，但依然具备较高的放大幅度。

五、实验分析通过本次实验的数据，我们可以看到，差动放大器作为一种专门用于放大差分信号的放大器，在实际中具有非常明显的优势。

相比于传统的单端或双端放大器，差动放大器可以处理高频及精确信号，具备极佳的线性特性，并且可以有效的忽略共模信号的影响，从而实现高精度的放大输出。

同时，我们也可以看到，作为一种高精度的放大器，差动放大器也有其自身存在的局限性。

在实际中，必须通过对输入信号及差分放大器本身进行调整，才能够实现高精度的输出。

因此，在使用差动放大器的同时，必须根据具体的应用需求进行精心设计和调试。

1. 差分放大器的结构、特点及作用 特点：差分信号作为输出可以增大最大输出压摆。

差分工作模式，能很好抑制环境噪声（如电源噪声），即所谓的共模抑制。

虽然这是以电路面积为代价的，但对于在单端模式时采用其它的方法来抑制环境噪声的干扰的电路面积而言还是较小的。

差分电路还具有偏置电路简单和线性度高等优点。

结构： 应用：2. 基本差分对中的尾电流源的作用为差分对提供一个电流源I S ，以使差分对具有固定的尾电流，从而产生独立于输入共模信号V ic 的电流I D1+I D2。

在共模输入时差分对管的工作电流I D1=I D2= I S /2，并且保持恒定； 同理，其共模输出电平也保持恒定，且其值为V DD -RI S /2（R 为负载等效电阻）。

解决了由于差分对管在共模输入时的工作电流变化引起非线性及输出信号失真等。

3. 各类差分放大器的增益（共模增益、差模增益）、输入输出共模电平范围、线性增益区的范围（对所给电路图分析计算）V i1V i2V i1V i2双端输入双端输出时的差模电压增益 双端输入单端输出差模电压增益在理想情况下，由于电路的完全对称性，则当输入共模信号时，由于引起差分对管的每边的输出电压的变化量相等，双端输出的电压为0，故电压增益为0。

理想情况下，单端输出共模小信号增益也为0。

4. 各类差分放大器的失调分析（失调的表示方式、原因，减小失调的方法） P83减小由于输入差分对管不对称所引起的输入失调电压a 、减小输入差分对管MOS 管的阈值电压差，一种有效的方法就是采用离子注入工艺，使输入差分对管的阈值电压一致性较好。

b 、减小失调误差的另一种方法是减小由于差分对管的几何尺寸的不对称引入的误差，这可以增大差分对管的尺寸，从而减小ΔW/W 与ΔL/L 的值（但这会造成输入差分对管具有大的寄生电容）来实现，并且通过提高光刻精度以减小ΔW/W 与ΔL/L 的误差值。

5. 差分放大器共模抑制能力的表示方式共模抑制比CMRR 表示差分放大器的共模抑制能力，CMRR 定义为放大器的差模信号电压增益与共模信号电压增益之比。

模拟电路差分放大器设计差分放大器是模拟电路中常见的一种放大器电路，广泛应用于信号放大、抗干扰等领域。

本文将介绍差分放大器的设计原理和步骤。

1. 设计原理差分放大器是由两个共模输入端和一个差模输入端组成的放大电路。

其主要特点是可以增大差模输入信号的幅度，同时抑制共模信号的幅度。

2. 设计步骤首先，选取合适的差分放大器芯片，常用的有LM741、OPA177等。

第一步，确定电路的工作电源，通常使用正负双电源供电方式。

根据芯片的规格书，确定合适的电源电压范围。

第二步，确定输入电阻和负载电阻。

选择适当的电阻值，使得输入电阻与负载电阻满足设计要求。

第三步，确定差模输入电阻。

理想情况下，差模输入电阻应为无穷大。

但实际中会存在一定的差模输入电流，因此要根据实际情况选择合适的差模输入电阻。

第四步，确定共模电压增益。

差分放大器的关键指标是共模抑制比，通常使用分贝（dB）作为单位。

根据设计要求，确定合适的共模电压增益。

第五步，确定差模电压增益。

差模电压增益决定了放大器对差模输入信号的放大程度，根据设计要求选择合适的差模电压增益。

第六步，确定偏置电流。

偏置电流的选择直接影响差分放大器的性能，通常要使得差分放大器的工作点稳定在最佳状态。

第七步，确定频率特性。

根据应用场景，选择合适的差分放大器的频率范围。

3. 总结差分放大器是模拟电路中常用的放大器电路，通过设计合适的差分放大器电路，可以实现信号的增大和抗干扰能力的提高。

需要根据实际需求选择合适的差分放大器芯片，并按照设计步骤确定各个参数的取值，以获得满足要求的差分放大器电路。

设定好电路的工作电源、输入电阻和负载电阻、差模输入电阻、共模电压增益、差模电压增益、偏置电流和频率特性等参数，可以得到稳定而高效的差分放大器电路。

总之，差分放大器是一种功能强大的模拟电路，通过合理的设计和调整参数，可以实现对差模信号的放大和对共模信号的抑制，提高信号的质量和可靠性。

在实际应用中，需要根据实际需求选择合适的差分放大器芯片，并按照设计步骤确定各个参数的取值，以获得满足要求的差分放大器电路。

一.绪论1.1差分放大器的概述差分放大器(Differential amplifier),是能把两个输入电压的差值加以放大的电路,也称差动放大器。

这是一种零点漂移很小的直接耦合放大器,常用于直流放大。

它可以是平衡(术语“平衡”意味着差分)输入和输出,也可以是单端(非平衡)输入和输出,常用来实现平衡与不平衡电路的相互转换,是各种集成电路的一种基本单元。

由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。

若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时,输出为零,从而克服零点漂移。

适于作直流放大器。

差分放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器,有时简称为“差放”。

差分放大器通常被用作功率放大器(简称“功放”)和发射极耦合逻辑电路(ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。

差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广,只要将差放的一个输入端接地,即可得到单端输入的放大器。

很多系统在差分放大器的一个输入端输入信号,另一个输入端输入反馈信号,从而实现负反馈。

常用于电机或者伺服电机控制,以及信号放大。

在离散电子学中,实现差分放大器的一个常用手段是差动放大,见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。

差分放大器可以用晶体三极管(晶体管)或电子管作为它的有源器件。

输出电压u0=u01-u02,是晶体管T1和T2集电极输出电压u01和u02之差。

当T1和T2的输入电压幅度相等但极性相反,即us1=-us2 时,差分放大器的增益Kd(称差模增益)和单管放大器的增益相等,即Kd≈Rc/re,式中Rc=Rc1=Rc2,re是晶体管的射极电阻。

通常re很小,因而Kd较大。

当us1=us2 ,即两输入电压的幅度与极性均相等时,放大器的输出u0应等于零,增益也等于零。

实际放大电路不可能完全对称,因而这时还有一定的增益。

这种增益称为共模增益,记为Kc。

在实际应用中,温度变化和电源电压不稳等因素对放大作用的影响,等效于每个晶体管的输入端产生了一个漂移电压。

CMOS两级运算放大器设计报告CMOS两级运算放大器设计及仿真实验报告班级：学号：姓名：日期：一、运算放大器设计简介运算放大器是许多模拟及数模混合信号系统中一个十分重要的部分。

各种不同复杂程度的运放被用来实现各种功能：从直流偏置的产生到高速放大或滤波。

运算放大器的设计可分为两个步骤。

第一步是选择或搭建运放的基本结构，绘出电路结构草图。

确定好的电路结构不能轻易修改。

运算放大器的电路结构确定之后需要选择直流电流，手工设计管子尺寸，以及设计补偿电容等关键参数。

为了满足运放的交流和直流需要，所有管子必须设计出合适尺寸。

在手工计算的基础上，运用CandenceVirtuoso电路设计软件进行图形绘制，参数赋值，仿真分析。

在分析仿真结果的基础上判断电路是否符合设计要求。

若不符合，再回到手工计算，调试电路。

二、设计目标电路参数要求：(1)直流或低频时的小信号差模电压增益Avd = 4000V/V(72dB)(2)增益带宽积GBW = 10MHz(3)输入共模电压范围Vcm,min = 0.4V，Vcm,max = 1.5V(4)输出电压摆幅0.2V < Vout < 1.5V(5)相位裕度PM = 60(6)负载电容CL = 1pF(7)电源电压VDD = 1.8V使用CMOS-90nm工艺库。

三、电路设计1.电路结构最基本的CMOS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如下图所示。

主要包括四大部分：第一级双端输入单端输出差分放大级、第二级共源放大级、直流偏置电路及密勒补偿电路。

2.电路描述输入级放大电路由PM0、PM2、NM1、NM3组成，其中PM0与PM2组成电流源偏置电路，NM1与NM3组成差分放大电路，输入端分别为IN1和IN2，单端输出。

如下图所示。

输出级放大电路由PM1和NM4组成，其中PM1为共源放大级电路，NM4为电流源偏置电路。

如下图所示。

电流源偏置电路由NM0、NM2与NM4组成，其中NM0接偏置电流源，电流源电流为30uA。

差模放大倍数的计算公式差模放大倍数（common mode gain）是指差模输入信号与差模输出信号之间的增益关系。

在电路设计中，差模放大倍数是一个重要的指标，它可以帮助我们评估差模放大器的性能以及信号处理的精度。

差模放大倍数的计算公式如下：差模放大倍数 = 差模输出电压 / 差模输入电压其中，差模输出电压是指差模信号在差模放大器输出端的电压幅值；差模输入电压是指差模信号在差模放大器输入端的电压幅值。

差模放大倍数通常用单位“V/V”来表示，表示输出电压相对于输入电压的增益比例。

例如，如果差模放大倍数为1000V/V，意味着输出电压是输入电压的1000倍。

差模放大倍数的计算需要考虑到差模信号和共模信号。

差模信号是指在差模放大器的输入端口之间的电压差，它是我们希望放大的信号。

而共模信号是指在差模放大器的输入端口之间的电压平均值，它是我们希望抑制或消除的信号。

在实际电路中，差模放大器通常会对差模信号进行放大，同时抑制或消除共模信号。

这就需要差模放大倍数具有较高的值，同时共模放大倍数具有较低的值。

差模放大倍数的计算公式能够帮助我们评估差模放大器的性能。

通过计算差模放大倍数，我们可以了解到差模放大器对差模信号的放大程度，进而判断其是否满足我们的需求。

在实际应用中，我们需要根据具体的差模放大器电路来确定差模放大倍数的计算公式。

不同的差模放大器电路可能有不同的放大倍数计算方法。

因此，在具体的电路设计中，我们需要根据差模放大器的电路结构和参数来确定差模放大倍数的计算公式。

差模放大倍数是评估差模放大器性能的重要指标，它可以帮助我们了解差模放大器对差模信号的放大程度。

通过差模放大倍数的计算公式，我们可以准确地计算出差模放大倍数，并根据计算结果来评估差模放大器的性能。

在电路设计中，我们需要根据具体的差模放大器电路来确定差模放大倍数的计算公式，并结合实际需求来选择合适的差模放大倍数。